            ＝ TOPPERS/JSPカーネル ユーザズマニュアル ＝
                         （M32C ターゲット依存部）

            （Release 1.4対応，最終更新: 31-Oct-2004）

------------------------------------------------------------------------ 
 TOPPERS/JSP Kernel

     Toyohashi Open Platform for Embedded Real-Time Systems/
     Just Standard Profile Kernel

 Copyright (C) 2000-2003 by Embedded and Real-Time Systems Laboratory
                             Toyohashi Univ. of Technology, JAPAN
 Copyright (C) 2003-2004 by Naoki Saito
            Nagoya Municipal Industrial Research Institute, JAPAN
 Copyright (C) 2003-2004 by Platform Development Center
                                         RIOCH COMPANY,LTD. JAPAN

 上記著作権者は，以下の (1)〜(4) の条件か，Free Software Foundation 
 によって公表されている GNU General Public License の Version 2 に記
 述されている条件を満たす場合に限り，本ソフトウェア（本ソフトウェア
 を改変したものを含む．以下同じ）を使用・複製・改変・再配布（以下，
 利用と呼ぶ）することを無償で許諾する．
 (1) 本ソフトウェアをソースコードの形で利用する場合には，上記の著作
     権表示，この利用条件および下記の無保証規定が，そのままの形でソー
     スコード中に含まれていること．
 (2) 本ソフトウェアを，ライブラリ形式など，他のソフトウェア開発に使
     用できる形で再配布する場合には，再配布に伴うドキュメント（利用
     者マニュアルなど）に，上記の著作権表示，この利用条件および下記
     の無保証規定を掲載すること．
 (3) 本ソフトウェアを，機器に組み込むなど，他のソフトウェア開発に使
     用できない形で再配布する場合には，次のいずれかの条件を満たすこ
     と．
   (a) 再配布に伴うドキュメント（利用者マニュアルなど）に，上記の著
       作権表示，この利用条件および下記の無保証規定を掲載すること．
   (b) 再配布の形態を，別に定める方法によって，TOPPERSプロジェクトに
       報告すること．
 (4) 本ソフトウェアの利用により直接的または間接的に生じるいかなる損
     害からも，上記著作権者およびTOPPERSプロジェクトを免責すること．

 本ソフトウェアは，無保証で提供されているものである．上記著作権者お
 よびTOPPERSプロジェクトは，本ソフトウェアに関して，その適用可能性も
 含めて，いかなる保証も行わない．また，本ソフトウェアの利用により直
 接的または間接的に生じたいかなる損害に関しても，その責任を負わない．

 @(#) $Id: m32c.txt,v 1.1 2008/06/17 00:04:40 suikan Exp $
------------------------------------------------------------------------

1.  M32C ターゲット依存部の概要

1.1  ターゲットシステムと開発環境

　M32Cプロセッサのターゲットシステムは、オークス電子株式会社のOAKS32を
サポートしている．OAKS32はM30833FJFP(100pin版)およびM30835FJGP(144pin番)を
搭載している．

1.2 開発環境と実行環境

　開発環境は、ルネサステクノロジ社製の開発環境を使用する．
Windowsがインストールされており、シリアルポートをもつパソコンがあれば、
ロードモジュールの構築、ボードへの転送、およびボード上での実行が可能である．

1.3  サポートする機能の概要

　性能評価用システム時刻参照機能 (vxget_tim) はサポートしているが、
割込みマスクの変更・参照 (chg_ixx、 get_ixx)、 割り込みの禁止と許可
(dis_int、ena_int) はサポートしていない．

1.4  他のターゲットへのポーティング

　M32CはCPU上に多くのデバイスが実装されており、SFRという形式で統一化されて
いるためM32CシリーズのCPUをもつボードであれば、ポーティングは容易に
出来ると思われる．

1.5  シリアルポート

　ポーティングはUART0ポートへの対応が行われている．
UART1はデバッガKD3083を用いたデバッグ用ポートとして使用することを想定している.
UART0ポートの設定を以下に示す．

   ・ボーレート、38400[bps]
   ・データ長、8 ビット
   ・ストップビット、1 ビット
   ・パリティなし

2.  M32C プロセッサ依存部の機能

この節では，カーネルおよびシステムサービスの機能の中で，M32C依存の部分
について解説する．

2.1  データ型

　int 型と unsigned int 型のサイズは 16ビットである．また、_int64_ は対応
していない．ポインタに関して、M32Cでは16ビット長のnearポインタと32ビッ
ト長のfarポインタがある．nearポインタはRAMやデバイスのポート領域である
SFRをアクセスする為のポインタであり、farポインタをこれに加えてROM領域ま
でアクセスが可能となる．今回のポーティングではVPおよび VP_INTは共にfar
ポインタと定義している．
　明示的に near も far も指定しない場合、コンパイラはポインタ変数をfar
ポインタとして扱うため、通常の使用ではポインタのサイズを特に意識する必要は
ないが、nearとfarを同時に使う場合は意識する必要がある．

2.2  割込み管理機能と割込みハンドラ

　DEF_INHで指定する割込みハンドラ番号（inhno）は，M32Cでのソフトウェア割込み
番号を表し，そのデータ型（INHNO）は char型に定義されている．
DEF_INHで，例外ベクタ番号として有効でない値や，外部割込みに対応しない
番号を指定した場合の動作は保証されない．

　ハードウェア割込みは割込み禁止とすることができる．M32Cの割込みの禁止は
フラグレジスタ中の割込み許可フラグ(Iフラグ)によって行う．すなわち、Iフ
ラグが０の場合はマスカブル割込みは禁止され１の場合は許可される．

　割込みベクタは設定位置に静的に配置される．本開発環境ではコンフィギュ
レーションから生成される kernel_cfg.c の内容を識別し、自動的に静的な
割込みベクタ定義ファイルを生成するユーティリティを用意している． この
ユーティリティは前処理された kernel_cfg.c の内容を utils/m16c-renesas
ディレクトリ中の m16cvec.exe コマンドで解析し、割込みベクタ定義ファイル
m16cvec.inc を生成する．m16cvec.inc はCPUのスタートアップモジュールである
start.a30 からインクルードされ、割込みベクタをROM上に静的に配置する．

2.3  CPU 例外管理機能と CPU 例外ハンドラ

  CPU例外として、ハードウェアノンマスカブル割込みとソフトウェアノンマスカ
ブル割込みがある．ハードウェアノンマスカブル割込み中のリセットを除いて
ベクトルの設定が可能である．
  CPU例外ベクタは割込みハンドラと同様に設定位置に静的に配置される．
CPU例外ハンドラに関しても割込みハンドラと同様に m16cvec.exe を用いて、
CPU例外ベクタ定義を自動的に生成することができる．このデータは割込み
ハンドラと同様にm16cvec.incに設定される．

　DEF_EXC で指定するCPU例外ハンドラ番号（excno）は，M32Cでのソフトウエア
割込み番号を表し，そのデータ型（EXCNO）は char型に定義されている．

2.4  スタートアップモジュール

  m32c依存のスタートアップモジュール (start.a30) は次に示す初期化を実行
した後、カーネル (kernel_start) を起動する．ただし、 kernel_start から
戻ってくることは想定していない．

(1) スタックポインタの設定

(2) CPU関連の初期設定

プロセッサモードの設定とクロックの設定を行う．

(3) hardware_init_hook の呼出し(未実行)

　M32Cアセンブラでは、hardware_init_hook の判定ができないことと、
M32Cのハードウェア設定が、sys_initialize()関数中で行っても
十分に対応できると考えられることから対応していない.

(4) bssセクションと dataセクションの初期化

bssセクションをゼロクリアする．また，dataセクションを初期化する．

(5) software_init_hook の呼出し

　software_init_hookが 0でなければ、software_init_hook を呼出す．software
_init_hook はカーネル起動前に、ソフトウェア環境 (ライブラリ等) 依存の
初期化を行うために用意されている．
　software_init_hookの定義はcpu_config.c中に0の設定で仮に行っている．
外部でsoftware_init_hookを定義する場合は、構築時にＣコンパイラの定義として
EXTERNAL_SOFT_HOOKを定義すれば、この設定はコンパイルされず外部からの設定が
可能となる．例えば、ライブラリの初期設定などを行いたい場合は外部からの
設定が可能となる．

(6) カーネルの起動

kernel_start へ分岐し，カーネルを起動する．kernel_start からリターンし
てくることは想定していない．

2.5  割込み発生時のスタック使用量について

  カーネル起動、及び、割込み発生時はタスク用のスタックとは別の、
割込み専用のスタックを指定している．このスタックはRAMEND定義で指定される
RAM領域の最終位置からデクリメントして使用される．そのため、
システム設定時にはこの領域を確保しなければならない．
  割込みネストレベルが 0で割込みが発生すると、タスクコンテキスト用スタッ
クにレジスタを保存した後、割込み用スタックに切り替えるため、タスクコン
テキスト用スタック使用量は 各レジスタ、フラグ、PCで30バイトである．
割込みネストレベル 1以上のハンドラ では、割込みスタックに状態の保存が行
われる(割込みごと30バイト)．これ以外に、割込みルーチンで使用されるスタ
ックサイズが加算される．

3.  システム依存部の機能

3.1  システムクロックドライバ

  システムクロックドライバがisig_timを呼び出す周期は，sys_defs.h中の
TIC_NUMEとTIC_DENOで定義されている（標準は 1ミリ秒周期）．この定義を変
更することで，isig_timを呼び出す周期を変更することができる．ただし，タ
イマの精度が1μ秒であるため，1μ秒単位で端数になる値を設定した場合には，
isig_timの呼出し周期に誤差が生じることになる．

3.2  性能評価用システム時刻参照機能

  M32Cでは、性能評価用システム時刻参照機能 (vxget_tim) をサポートしている．
OAKS16では精度 0.0333[us]である．SYSUTIM型は UW 型 (32 ビット符号なし整数
型) である．

3.3  シリアルインタフェースドライバ

  OAKS32ではUART0とUART1の２つのシリアルポートがボード上に実装されている．
シリアルインタフェースドライバではUART0のみに対応し、ログ出力用に使用している．
UART1 は デバッガ KD3083 でホストPCとの通信用ポートとして使用することを
想定しているため、そのままではドライバで使用できない.

3.4  メモリマップ

3.4.1  OAKS32のメモリマップ

(1)  実行環境

     0x000000 - 0x0003ff  SFR領域
     0x000400 - 0x0077ff  内臓 RAM、data_NE、data_NO、bss_NE、bss_NO
     0x007800 - 0x007fff  内臓 RAM、デバッグモニタ用RAM領域（モニタが使用※）

     0xf80000 - 0x0ffdff  内蔵 ROM、program、rom_FE、rom_FO、data_NEI、data_NOI
     0xffbd00 - 0xffbdff  内蔵 ROM、ハード、ソフト割込みベクタ領域 (vvector)
     0xffbe00 - 0xfffdff  内蔵 ROM、デバッグモニタプログラム領域※
     0xfffe00 - 0xffffdb  内蔵 ROM、スペシャルページベクタテーブル領域
     0xffffdc - 0xffffff  内蔵 ROM、ハードCPU例外ベクタ領域(fvector)

     注※  デバッガKD3083を使用しない場合は通常のメモリとして使用可能

4.  開発

4.1  開発環境

  開発環境は、Windows 2000とWindows XPを用いた．構築環境は以下の２つの方法
がある．

(1) ルネサステクノロジ社製の統合開発環境TMをそのまま使用する．
（OAKS32-FullKitにも同梱されている）

     対象：OAKS32ボード
     方式：ルネサステクノロジ社の統合開発環境TMを用いて構築
           カーネル部をライブラリ化せず構築する
     その他：コンパイラNC308WA
			   動作確認は Version3.10 Release2エントリー版と
			   Version5.10 Release1製品版で行なった

(2) DOS窓からmakeコマンドを用いて開発を行う環境
     対象：OAKS32ボード
     方式：DOS窓からmakeを使って構築
           カーネルをライブラリ化する方法としない方法の両方に対応
     その他：コンパイラNC308WA
			     Version3.10 Release2 エントリー版と
			     Version5.10 Release1 製品版で動作確認
             GNU make (version 3.77 で動作確認済)
             Perl (動作確認は Active Perl v5.6.1)

　また、カーネル構築にあたっては、コンフィギュレータを
使用するため cfg ディレクトリのcfg.exe を構築しておく必要がある．

4.2  統合開発環境TMを用いた構築

  m32c用のTOPPERS/JSPを構築するには、ルネサステクノロジ社製の開発環境を
使用する．(これらは OAKS32フルキット添付のCD-ROMにも格納されている）
ツールを必要に応じてインストールしておく．
          統合開発環境 TM
          コンパイラ NC308WA

構築方法は以下の手順に従って行う．

4.2.1 ベクタ定義ファイル生成ツール(m16cvec.exe)の構築

utils/m16c-renesas 上のツール m16cvec.exe を構築する(m32cターゲットでは
m16coffset.exeは使用しない). utils/m16c-renesas/ 内の 
Microsoft Visual C++ プロジェクトファイル(m16cutils.dsw)を開く．
そこで m16cvec.exe を生成する. メニューから「プロジェクト」
「アクティブプロジェクトの設定」「m16cvec」を選択し、
ビルドメニューからビルドを選択する．
実行ファイルはutils/m16c-renesas/m16cvec.exeとして作成されている.

4.2.2 TM でプロジェクトを選択しビルドする．

 ビルド対象のソースコードがおかれているドライブと、コンパイラなどの開発ツールが
インストールされているドライブは同じドライブかどうか確認する.
同じであればビルド出来ることを確認している. 異なる場合はビルドの
確認が出来ていないため、非推奨の方法とする.

　TM からプロジェクトを開く．Windowsメニューから TM を起動する．
起動したら「Open Project」メニューを開き、tools/M32C-RENESASディレクトリ中
の Jsp14sample1.tmk を選択する．選択時、コンパイラの違いにより設定メニューが
表示される場合がある．その場合は現在の環境に従って設定する．この環境は、
Cコンパイラ NC308WA Version 3.10 および Version 5.10 で評価を行った．
設定後、「リビルド」メニューを選択しビルドを行う（TMの設定として
ソースファイルの依存性の設定を行っていないので、構築時は「リビルド」
を実行するようにしてください）．
　ビルドが終了すると、このディレクトリ中にJsp14sample1.x30および
Jsp14sample1.motが生成される．


4.3 DOS窓からmakeコマンドを用いた構築

　TM の代わりに直接 GNU make を用いてm32c用の TOPPERS/JSPカーネルを構築する
方法を示す．この方法で対応しているボードは OAKS32 である．コンパイラは
NC308WA エントリー版および製品版どちらでも使用可能である. 評価版コンパイラは
NC308WA Version 3.10 、製品版コンパイラは NC308WA Version 5.10 で動作を
確認している.

　構築にあたっては、コンフィギュレータ cfg.exe が cfg ディレクトリに、
m16coffset.exe が utils/m16c-renesas ディレクトリに、それぞれ
存在していることが前提となります。また、NC308WA, KD3083 は
あらかじめインストールしておいてください。

構築方法は以下の通り．

4.3.1 開発ツールの入手

ツールは以下のサイトから入手できます．

GNU Make 
http://www.mingw.org/

Active Perl
http://www.activestate.com/

4.3.2 サンプルプログラムの構築

 サンプルプログラムの構築方法は基本的に doc/user.txt の 「7.4 サンプルプ
ログラムの構築」で示された方法に準拠しています．ただし、コンフィギュレーション
スクリプト等の perl で書かれたスクリプトはそのまま Windows の DOS窓
（Windows2000等では「コマンドスクリプト」）の上では使用することが
できません。そのため、utils/m16c-renesas ディレクトリに用意された専用の Perl
スクリプトを使用します。

4.3.3 コンフィギュレーションスクリプトの実行

   > mkdir foo
   > cd foo
   > perl ..\utils\m16c-renesas\configure.m16c -C m32c -S oaks32 -T renesas -D ..

-D オプションはディレクトリの位置により適当に修正してください. 例は
foo ディレクトリが JSPカーネルのトップディレクトリの下にある場合の例です.

この処理により、カレントディレクトリには Makefile，サンプルプログラム用の
コンフィギュレーションファイル（sample1.cfg），サンプルプログラム本体
（sample1.hおよびsample1.c）が生成されます．ここでMakefileの修正が必要ならば
修正を行うのは他のターゲットの場合と同じです．

4.3.4 Makefile の修正

(A) メモリアドレスの設定

RAMEND は割込みスタックポインタの初期値、RAM_START_ADR はSFRを除いた
RAMの先頭番地、ROM_START_ADR は ROMの先頭番地をそれぞれ示す.

(B) ツールのインストールディレクトリ

NC308WA コンパイラツールのインストールされているディレクトリを
TOOLDIR に設定する.

(C) KD3083を使用するか
使用する場合はKD3083の値を1に、使用しない場合は0に設定する

(D) ライブラリアン LB308を使うかどうか

エントリー版コンパイラなど、カーネルライブラリの構築を行なわない場合は
USE_LB308 = TRUE
の行をコメントアウトする

(E) JSPカーネルソースのトップディレクトリの位置

　 通常は configure スクリプトで設定されるが、JSPカーネルソース
ディレクトリの位置が変更される場合は SRCDIR の値を変更する.

(F) ターゲットファイルの定義

ロードされる実行プログラムの形式を指定する．IEEE-695形式のときは
$(OBJNAME).x30、モトローラ S形式の時は $(OBJNAME).mot を指定する．

(G) その他

　以下の項目については、doc/user.txt の内容に準拠しているので
そちらを参照のこと.
	・カーネルライブラリのディレクトリ名の定義
	・共通コンパイルオプションの定義
	・アプリケーションプログラムに関する定義
	・オブジェクトファイル名の定義
	・カーネルのコンフィギュレーションファイルの生成

4.3.5 依存関係ファイルの生成およびサンプルの実行プログラム作成

依存関係ファイル Makefile.depend および実行プログラム jsp.x30 および jsp.mot を
作成するには次のように実行する．

   > make depend
   > make

これで実行プログラム(jsp.x30,jsp.mot)がカレントディレクトリに生成される.

4.4 実行プログラムの転送

ボード上で実行を確認するための方法としては2通りの方法がある．

a. MOTファイルをFlashSta プログラムを用いて、ボード上のフラッシュROMに書き込む
b. デバッガKD3083を用いてロード、実行する
	OAKS32には、デバッガKD3083が添付されている．このデバッカはフラッシュROM上の
	モニタプログラムとUART1を用いて通信を行いデバック機能を実現する．
	本カーネルはKD3083を使用してカーネルのロード、実行を行うことが出来る．
	使用に当たっては一部制限事項がある．詳細についてはKD3083のマニュアルを
	参照のこと．

4.4.1 FlashStaを用いてフラッシュROMに書き込む方法

・開発用のパソコンとOAKS32ボードとを、RS-232Cケーブルを使って接続する．
  OAKS32ボードのUART1ポートに接続する．
・CNVSSピンをジャンパーピンを使ってショートさせる．
・電源を接続し、電源スイッチをオンにする．

・FlashStaを起動する．
・Select Programメニューにてポートを選択して「OK」ボタンを押す．
・ID Checkメニューが表示されたら「Refer..」ボタンを押し、MOTファイルを選択する．
・Select Programに戻ったら、「OK」ボタンを押下しFlash Startメニューを表示させる．

・「Erase」ボタンを押し、フラッシュROMをクリアする．
・「Program..」ボタンを押しプログラムの書き込みを行う．
・書き込みが終了したら、「Exit」ボタンを押下しFlashStaを終了させる．
・ボードの電源を切り、CNVSSピンからジャンパーピンをはずす．

4.4.2 KD3083を使用してロード、実行する方法

・この方法を実行する場合は、あらかじめKD3083 用のモニタプログラムが
内臓 ROM に書き込まれているかどうか確認する. 書き込まれていない場合は
モニタプログラムを上記4.2.3の FlashSta を使用して書き込む必要がある.

・開発用のパソコンとOAKS32ボードとを、RS-232Cケーブルを使って接続する．
  OAKS32ボードはUART1ポートに接続する．
・電源を接続し、電源スイッチをオンにする．

・KD3083を起動する．
・Init画面で接続したPC側のポートと通信速度を設定し、「OK」を押す．
・メニュー「File→Download→Load Module」を選択し、.x30ファイルを選択する．
  すると、ロードモジュールがCPUボードに転送される．
  あとは「Go」ボタンを押せば実行が開始される．

4.4.3 sample1の実行に必要なPC側のシリアル設定

パソコンにシリアル・ターミナルを立ち上げてください．
設定は以下の通りです．
Baud rate:38400
Data:8 bit
Parity:none
Stop:1 bit
Flow controlはXon/Xoffにしてください.

5.  ファイル構成

5.1  ディレクトリ・ファイル構成

(1)   config/m32c-renesas

      api.h            ライブラリ化しない時に使用する、API定義
      cpu_config.c     M32Cプロセッサ依存部の C 関数
      cpu_config.h     M32Cプロセッサ依存部の構成定義
      cpu_context.h    M32Cプロセッサ依存部のコンテキスト操作
      cpu_defs.h       M32Cプロセッサ依存部のアプリケーション用定義
      cpu_insn.h       M32Cプロセッサのアセンブリ inline 関数
      cpu_rename.def   カーネルの内部識別名のリネームとその解除の定義リスト
      cpu_rename.h     カーネルの内部識別名のリネームの定義
      cpu_support.a30  M32Cプロセッサのアセンブリ関数
      cpu_unrename.h   カーネルの内部識別名のリネーム解除の定義
      makeoffset.c     offset.inc 生成サポート関数
      offset.inc       TCBメンバへのオフセット定義ファイル
      start.a30        スタートアップモジュール
      tool_config.h    M32Cプロセッサの開発環境依存モジュール定義
      tool_defs.h      M32Cプロセッサの開発環境依存定義

(2)   config/m32c-renesas/oak32/

      hw_serial.cfg    SCI のコンフィギュレーションファイル
      hw_serial.h      SCI のヘッダファイル
      hw_timer.h       OAKS32用タイマ操作ルーチン
      Makefile.kernel  カーネルのファイル構成の定義(M32C用)
                       makeコマンドを用いたm32c用TOPPERS/JSPカーネル構築で使用する
      oaks32.h         プロセッサの定義
      sfr_uart.c       OAKS32用SIOドライバのC関数
      sfr_uart.h       OAKS32用SIOドライバのヘッダファイル
      sys_config.c     OAKS32ボード依存部の C 関数
      sys_config.h     OAKS32ボード依存部の構成定義
      sys_defs.h       OAKS32ボード依存部のアプリケーション用定義
      sys_rename.def   カーネルの内部識別名のリネームとその解除の定義リスト
      sys_rename.h     カーネルの内部識別名のリネームの定義
      sys_unrename.h   カーネルの内部識別名のリネーム解除の定義

(3)   tools/M32C-RENESAS/
                       統合開発環境TMを用いてTOPPERS/JSPを構築するための
                       プロジェクトファイルが置かれたディレクトリ
      Jsp14sample1.tmi,Jsp14sample.tmk
                       TMを用いてOAKS32用のTOPPERS/JSPを構築するためのプロジェクトファイル
      sample1.cfg      OAKS32用のTOPPERS/JSPを構築するためのコンフィギュレーションファイル

(4)   sample/

      Makefile.m32c-oaks32	GNU make コマンドを使用してTOPPERS/JSPカーネルを構築
                            するための Makefile
